摘要：總結了近年來(lái)我國一批大型基礎設施建設工程，如青藏鐵路、深圳地鐵、上�？缃�隧道等地下工程施工中所采用的新工藝和新技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：地下工程；凍土；水下工程；隧道；施工技術(shù)

　　青藏鐵路的開(kāi)工建設和順利實(shí)施，為解決高原凍土區地下工程的施工提供了良好的試驗基礎；同時(shí)，城市地鐵工程的建設也對解決復雜城市地質(zhì)環(huán)境條件下地下工程施工提出了新的挑戰；而大型橋梁、跨江隧道和海上設施的建設使水下的地下工程施工面臨更高的技術(shù)要求。一系列大型基礎設施的建設并完工極大地促進(jìn)了地下工程施工技術(shù)水平，及時(shí)總結和完善這些地下工程施工新工藝和其他技術(shù)成果將為今后的地下工程施工提供良好的技術(shù)支持和保證，對推動(dòng)我國地下工程的施工帶來(lái)巨大的促進(jìn)作用。本文結合近年來(lái)我國一些大型基礎設施建設工程，如青藏鐵路、深圳地鐵、上�？缃�隧道等施工過(guò)程中取得的地下工程施工技術(shù)成果，對新工藝進(jìn)行介紹，以便為今后類(lèi)似工程的施工提供借鑒。

　　1、凍土區地下工程施工新工藝

　　青藏鐵路格爾木至拉薩段全長(cháng)1100多km，穿越世界海拔最高、有世界屋脊之稱(chēng)、施工條件惡劣的青藏高原。在高海拔多年凍土區修建鐵路在世界上也是第1次，無(wú)成熟的施工經(jīng)驗，技術(shù)含量高。

　　1.1多年凍土區鉆孔灌注樁施工工藝其關(guān)鍵工藝是減少施工過(guò)程產(chǎn)生的各種熱量，如鉆孔的摩擦熱、回填料的熱量、灌注樁混凝土的水化熱等，避免樁周地基土溫度場(chǎng)急劇變化，引起樁周地基土一定范圍升溫和融化。同時(shí)由于凍土區有季節的變化，表層的季節融化層隨季節的變化將產(chǎn)生凍脹力，消除這些凍脹力也是鉆孔灌注樁的一個(gè)重點(diǎn)。

　　為減少施工熱量對凍土區的影響，盡快形成新的熱平衡狀態(tài)，多年凍土區鉆孔灌注樁樁身混凝土澆筑后，須經(jīng)過(guò)一個(gè)階段的熱交換過(guò)程后方可進(jìn)行承臺以上部分施工，一般熱交換的時(shí)間為60d，60d后方可認為樁基已基本穩定。

　　樁基在使用過(guò)程中由于凍土季節的變化將產(chǎn)生凍脹力。根據凍脹力作用于基礎表面的部位和方向，可劃分為3種：切向凍脹力、水平凍脹力和法向凍脹力。水平凍脹力相互抵消，對工程造成破壞的主要是凍脹產(chǎn)生的切向力和法向力。在工程建設中，采取以下措施可以防止樁基礎凍脹：

　�、贋楸苊鈽痘�礎受到法向凍脹力，將樁基礎嵌入多年凍土天然上限以下一定深度；

　�、趯�鋼制擴筒埋入多年凍土上限以下至少0.5m，護筒內徑比樁徑大10cm，并于護筒外圍涂渣油，成樁后不拆除護筒，減少外表面的親水程度；

　�、郾M量采用高樁承臺，凍脹嚴重地區采用鉆孔擴底樁；

　�、茉谧o筒外側、低樁承臺底部采用渣油拌制粗顆粒土回填。以上措施能有效地減小切向凍脹力，降低凍土對護筒的上拔凍脹力；

　�、葶@孔采用旋挖鉆機干法成孔保證孔位置正確和鉆孔的垂直度；

　�、薏捎玫蜏卦鐝娔途没炷�土，避免了混凝土低溫澆筑帶來(lái)的強度增長(cháng)慢的問(wèn)題。

　　1.2多年凍土隧道施工工藝高原多年凍土隧道工程施工可借鑒的經(jīng)驗較少，其核心在于盡量減少氣溫升高對凍土的影響，避免凍土融化壓縮下沉和凍脹力造成施工災害和運營(yíng)隱患。

　　凍土的抗壓強度很高，其極限抗壓強度甚至與混凝土相當。凍土融化后的抗壓強度急劇降低，所形成的熱融沉陷和下一個(gè)寒季的凍脹作用常常造成工程建筑物失穩而難以修復。

　　含水的松散巖石和土體，溫度降低到0℃時(shí)，伴隨有冰體的產(chǎn)生，這是凍結狀態(tài)的主要標志。水結成冰時(shí)，體積增加約9%，使土體發(fā)生凍脹。土凍結時(shí)不僅原位置的水凍結成冰，而且在滲透力（抽吸力）作用下，水分將從未凍區向凍結鋒面轉移并在那里凍結成冰，使土的凍脹更加強烈。

　　土在凍結過(guò)程中由于水變冰體積增大，并引起水分遷移、析冰、凍脹、土骨架位移，因而改變土的結構。在融化過(guò)程則必然伴隨著(zhù)土顆粒的位移，充填冰融化排出的空間，產(chǎn)生融化固結，從而引起局部地面的向下運動(dòng)，即熱融沉陷（熱融下沉）。

　　為避免隧道施工中熱融沉陷，凍土隧道施工的關(guān)鍵工藝是作好保溫措施。

　　隧道保溫施工工藝主要包括：優(yōu)選寒季施工明洞及洞口工程，開(kāi)挖施工時(shí)增設遮陽(yáng)保溫棚，阻隔太陽(yáng)輻射能量對凍土的影響。正洞采用弱爆破及光面爆破技術(shù)減少對凍土的擾動(dòng)和超欠挖，開(kāi)挖后清除拱（墻）夾層散碎冰塊，迅速?lài)娀炷�土封閉巖面；采用有軌運輸減少洞內廢氣污染，減少通風(fēng)次數和風(fēng)量；暖季采用夜間放炮通風(fēng)和冷風(fēng)機通風(fēng)等措施將洞內掌子面溫度控制在5℃以下，盡量縮小洞室開(kāi)挖斷面外的凍土融化圈。隧道全長(cháng)全斷面鋪設“防水層保溫板防水層”，阻隔隧道竣工后洞內溫度變化對凍土的擾動(dòng)，確保運營(yíng)安全。

　　影響土體凍脹的主要因素是土體類(lèi)型、含水狀況和凍結條件。凍土學(xué)家經(jīng)過(guò)長(cháng)期的試驗證明：粗顆粒土凍脹小甚至不凍脹，而細顆粒土一般凍脹較大。土體含水量大則凍脹嚴重，當土體含水量小于某一值時(shí)，土的凍脹率為零。為防止凍脹對明洞及洞口工程結構的影響，將明洞及洞口仰坡周邊凍脹影響范圍內的富冰凍土、飽冰凍土和含土冰層挖除，用粗顆粒土換填，嚴格控制粗顆粒土的含水量，換填后作好防排水設施。

　　工程實(shí)例：青藏鐵路風(fēng)火山多年凍土隧道全長(cháng)1338m，是世界上海拔最高的凍土隧道，多年凍土上限1～1.8m，凍土層厚達100～150m。洞身全部位于凍土之中。在施工過(guò)程中充分把握凍土的工程性質(zhì)，采用注漿管棚、注漿錨桿、洞內光面爆破等開(kāi)挖技術(shù)并綜合運用粗顆粒土換填明洞覆蓋層，全長(cháng)、全斷面設置多重保溫層，以及保溫、控溫、供氧、噴射混凝土、信息監控等多項技術(shù)，盡量縮小凍土融化圈，使凍土隧道重建新的熱量平衡系統，滿(mǎn)足了安全、優(yōu)質(zhì)、高效的建設要求。

　　此外凍土區防溫措施還有傾填片石通風(fēng)路基施工工藝，高溫細粒土鋪設保溫板路基施工技術(shù)，高溫細粒土熱棒路基施工技術(shù)等，這些措施都可以大大減少路基承載后對凍土的熱融影響。

　　2、地鐵和過(guò)江隧道施工新工藝

　　隨著(zhù)我國城市化快速發(fā)展，大城市的交通壓力日益增大，大規模的城市地鐵建設勢成必然。對于沿江規劃的城市過(guò)江隧道的建設也越來(lái)越多。這類(lèi)工程建設往往規模大，施工環(huán)境惡劣，施工技術(shù)復雜，下面簡(jiǎn)單介紹幾種施工新工藝。

　　2.1地鐵施工中的樁基托換技術(shù)地鐵建設中不可避免遇到樁基托換工程。深圳地鐵百貨廣場(chǎng)大軸力樁基托換技術(shù)研究，解決了大軸力樁基托換的主要關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，豐富了樁基托換工程的施工工藝。

　　樁基托換形式是我國托換技術(shù)應用的常見(jiàn)形式。樁基托換的核心技術(shù)在于新樁和舊樁荷載的轉換，要求在轉換過(guò)程中托換結構和新樁的變形限制在上部結構允許范圍內。針對上述變形的控制，托換的機制可分為主動(dòng)和被動(dòng)托換。主動(dòng)托換主要是在舊樁截樁之前，對新樁和托換結構加載，消除部分新樁和托換結構的變形，使得托換后樁和結構的變形限制在允許范圍內。該技術(shù)應用于大軸力、結構物對變形要求嚴的情況。被動(dòng)托換是在舊樁切除過(guò)程中，將荷載傳遞到新樁，托換后的樁和結構變形難以控制，該技術(shù)適用于小噸位和對結構變形控制不嚴的情況。深圳地鐵國貿老街區間百貨廣場(chǎng)大廈樁基托換工程具有托換樁多（6根）、軸力大（18000kN）、樁徑大（2000mm）、地質(zhì)條件差、地下水頭高、托換位置深（地下2層）、使用環(huán)境復雜（中間穿越地鐵，振動(dòng)影響）等特點(diǎn)，目前國內外尚無(wú)類(lèi)似大軸力托換施工經(jīng)驗（國外日本類(lèi)似托換最大軸力8750kN，國內5900kN）可借鑒。

　　深圳地鐵一期工程線(xiàn)路由于受走向及最小半徑（Rmin=300m）等條件限制，必須從百貨廣場(chǎng)大廈裙樓下穿越。由此產(chǎn)生樁基礎托換問(wèn)題。百貨廣場(chǎng)主樓22層，裙樓9層，地下室3層，為框梁剪力墻結構，基礎為獨立樁基端承樁。樁端持力層（強風(fēng)化層）承載力標準值2700kPa，樁身直徑最大2000mm的人工挖孔樁（C25），根據樓層估算托換樁最大設計軸力約18900kN.區間隧道通過(guò)百貨廣場(chǎng)、深南東路、華中酒店，由于暗挖隧道位置及其上部建筑物的影響，部分樁在隧道內或緊靠隧道，須托換百貨廣場(chǎng)9層裙樓樁6根（樁徑2000mm，樁基持力層均在隧道結構面以下基巖），最大軸力18000kN。根據百貨廣場(chǎng)的結構、基礎形式及操作空間，百貨廣場(chǎng)樁基托換采用梁式托換結構柱的形式，托換新樁采用人工挖孔樁，整個(gè)托換工程在地下3層室內進(jìn)行。

　　根據高層結構變形要求，裙樓樁基采用主動(dòng)托換。托換時(shí)，在托換梁和新樁之間設置加載千斤頂，利用千斤頂加載，使上部結構有微量頂升位移，同時(shí)使新樁的大部分沉降位移在頂升時(shí)預壓完成，從而通過(guò)主動(dòng)加載實(shí)現作用在原結構樁上的荷載經(jīng)托換大梁轉移至新樁上，且原樁（柱）頂升值和新樁沉降也得到有效控制。截樁在開(kāi)鑿人工孔至托換梁底下后逐步進(jìn)行。截樁后隧道暗挖、襯砌變形穩定后（期間千斤頂裝置及時(shí)調整），托換梁與新樁連接形成永久結構，托換完成。樁基托換及隧道施工全過(guò)程都實(shí)行嚴格的全過(guò)程監控、量測，確保了結構安全。